软件工程-基础课程-操作系统_操作系统结构与类型.docx

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操作系统概述

1操作系统的定义与功能

操作系统的定义是：操作系统（OperatingSystem，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，为硬件和软件之间提供了一个桥梁，使得软件可以高效地使用硬件资源，同时也为用户提供了一个友好的操作界面。操作系统是计算机系统的核心软件，它控制着计算机的运行，管理着计算机的资源，为用户和应用程序提供服务。

操作系统的功能主要包括：

进程管理：操作系统负责创建、调度和终止进程，以及处理进程间的通信和同步问题。

内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，包括内存的分配、回收和保护，以及虚拟内存的管理。

文件管理：操作系统提供文件的创建、删除、读写、查找和保护等功能，同时也管理文件的存储空间。

设备管理：操作系统负责管理计算机的输入输出设备，包括设备的分配、回收和控制，以及设备驱动程序的管理。

用户接口：操作系统提供用户与计算机交互的接口，包括命令行接口和图形用户接口。

2操作系统的演变历史

操作系统的演变历史可以追溯到计算机诞生之初。早期的计算机并没有操作系统，用户需要直接与硬件交互，编写机器语言程序，手动控制计算机的运行。这种操作方式效率低下，且对用户的要求极高。

随着计算机技术的发展，操作系统逐渐出现并发展。操作系统的演变历史大致可以分为以下几个阶段：

单道批处理系统：这是最早的操作系统，它将用户提交的作业以批处理的方式进行处理，每次只能处理一个作业，作业的处理过程是自动的，用户无需干预。

多道批处理系统：在单道批处理系统的基础上，多道批处理系统可以同时处理多个作业，提高了计算机的利用率。

分时系统：分时系统将CPU的时间分成若干个时间片，轮流分配给多个用户，使得每个用户都感觉像是在独占计算机。

实时系统：实时系统对时间有严格的要求，它必须在规定的时间内完成任务，主要用于工业控制、军事等领域。

网络操作系统：网络操作系统管理网络资源，提供网络服务，使得用户可以在网络上共享资源，进行通信。

分布式操作系统：分布式操作系统管理分布在不同地理位置的多个计算机，使得用户可以像操作一台计算机一样操作这些计算机。

个人计算机操作系统：随着个人计算机的普及，个人计算机操作系统也应运而生，如DOS、Windows、MacOS、Linux等。

3示例：进程管理

在Linux操作系统中，进程管理是通过内核实现的。下面是一个简单的Python代码示例，用于创建一个子进程：

importos

defrun_child_process():

print(子进程PID:,os.getpid())

if__name__==__main__:

print(父进程PID:,os.getpid())

pid=os.fork()

ifpid==0:

run_child_process()

else:

print(子进程ID:,pid)

在这个示例中，os.fork()函数用于创建一个子进程。当os.fork()函数被调用时，它会创建一个与父进程几乎完全相同的子进程，子进程和父进程会并行运行。在子进程中，os.fork()函数的返回值为0，而在父进程中，os.fork()函数的返回值为子进程的ID。

4示例：内存管理

在Linux操作系统中，内存管理是通过虚拟内存系统实现的。下面是一个简单的C代码示例，用于分配和释放内存：

#includestdio.h

#includestdlib.h

intmain(){

int*p;

p=(int*)malloc(sizeof(int));

if(p==NULL){

printf(内存分配失败\n);

return1;

}

*p=10;

printf(分配的内存地址：%p，值：%d\n,p,*p);

free(p);

return0;

}

在这个示例中，malloc()函数用于分配内存，free()函数用于释放内存。malloc()函数的参数是需要分配的内存大小，返回值是分配的内存的起始地址。free()函数的参数是需要释放的内存的起始地址。

5示例：文件管理

在Linux操作系统中，文件管理是通过文件系统实现的。下面是一个简单的Python代码示例，用于创建和读取文件：

withopen(test.txt,w)asf:

f.write(Hello,World!)

withopen(test.txt,r)asf:

s=f.read()

print(